Фамилия Дильмагамбетов — редкий случай, когда исходное имя-основа не просто перешло в фамилию, а сохранило почти нетронутой свою внутреннюю форму: «диль» и «магамбет» (Мухаммед). Это сложное имя, типичное для тюрко-мусульманской традиции, где первая часть — персидское «диль» (сердце, душа). Вместе «Дильмагамбет» означает «душа Мухаммеда» или «сердце пророка». Такие составные имена давали в честь глубоко почитаемого в исламе пророка, часто в семьях, где ждали долгожданного ребёнка или хотели подчеркнуть особую духовную связь.

Фамилию образовали по стандартной русской модели: к основе «Дильмагамбет» добавили патронимический суффикс -ов. В казахской и других тюркских средах, где имя бытовало, отчества не было, а фамилии начали массово оформлять в XIX–XX веках при контактах с Российской империей и советским делопроизводством. Суффикс -ов здесь — чисто формальный, он не меняет смысла основы, а лишь превращает личное имя в наследственную фамилию.

Географически фамилия почти наверняка казахская. Сложные имена с компонентом «диль» (Дильмухаммед, Дильмагамбет, Дильнаби) встречаются именно у казахов, реже у других тюркских народов Центральной Азии. В русских фамильных системах такие основы — редкость, а в славянской среде их нет вовсе. Поэтому носители фамилии Дильмагамбетов — это потомки человека, которого в своё время назвали «душой Мухаммеда», а позже записали по отцу в советском паспорте или метрике.

Что касается суффикса -ов, он здесь не несёт дополнительной сословной нагрузки. В отличие от фамилий на -ский, которые часто указывали на дворянство или духовенство, -ов — самый массовый патронимический формант, который в XIX веке присваивали всем, независимо от происхождения. Так что предки носителя фамилии могли быть кем угодно: скотоводами, ремесленниками, торговцами. Единственное, что можно сказать с уверенностью: исходное имя было дано в среде, где исламская традиция смешивалась с персидской поэтической лексикой.

Вариантов написания фамилии практически нет — разве что в дореволюционных записях могли встретиться формы вроде «Дильмагамбетовъ» или с двойным «м» (Дильмагамметов), но это редкость. Современное написание устойчиво.